Quelles sont les performances des brides en céramique en cas de températures extrêmes ?

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Propriétés des matériaux des brides en céramique
Brides en céramique sont généralement constitués de matériaux céramiques à haute performance tels que les céramiques de nitrure de silicium, les céramiques de zircone, etc. Ces matériaux ont des structures cristallines uniques et d'excellentes propriétés physico-chimiques qui leur permettent de fonctionner à des températures extrêmes.

• Point de fusion élevé : Le point de fusion des céramiques à base de nitrure de silicium dépasse 1600°C et celui des céramiques à base de zircone atteint 2700°C. Cela permet à la bride en céramique de conserver son intégrité structurelle dans des environnements à haute température sans se ramollir ou fondre comme les matériaux métalliques traditionnels.
• Résistance à l'oxydation : Les céramiques à base de nitrure de silicium peuvent former un film dense d'oxyde de silicium dans un environnement oxydant à haute température, empêchant la pénétration de l'oxygène et protégeant ainsi le matériau des dommages causés par l'oxydation. Les céramiques de zircone présentent également une excellente résistance à l'oxydation et restent stables même à des températures extrêmes.
  Faible coefficient de dilatation thermique : Le coefficient de dilatation thermique des céramiques à base de nitrure de silicium n'est que le quart de celui des métaux, ce qui signifie que la taille de la bride en céramique varie moins lorsque la température change, ce qui permet de réduire efficacement la concentration de contraintes et la déformation causée par la dilatation et la contraction thermiques.

Les performances des brides en céramique à des températures extrêmes
À des températures extrêmement élevées, les brides en céramique peuvent conserver des propriétés physiques et chimiques stables.

• Résistance mécanique : Les brides en céramique de nitrure de silicium peuvent conserver une bonne résistance mécanique même à des températures élevées de plusieurs milliers de degrés. Par exemple, dans un système de bride de boucle primaire de réacteur nucléaire, la bride en céramique présente un taux de fuite d'étanchéité inférieur à 0,01 g/h dans un environnement d'eau à haute pression de 350 °C/15,5 MPa.
• Performance d'étanchéité : Les brides en céramique peuvent maintenir de bonnes performances d'étanchéité à des températures élevées. Par exemple, dans le pipeline hydrogène-oxygène des moteurs aérospatiaux, les brides en céramique peuvent se déplacer de moins de 5 microns à l'interface d'étanchéité dans des conditions extrêmes d'environnement d'hydrogène liquide à -253°C et d'impact de gaz à 1600°C.
• Résistance aux chocs thermiques : Les brides en céramique ont une excellente résistance aux chocs thermiques. Par exemple, les céramiques en nitrure de silicium conservent plus de 95% de leur résistance résiduelle après 100 cycles de refroidissement et de chauffage rapides à Delta T = 800°C.

Les performances des brides en céramique à des températures extrêmement basses
Les brides en céramique ne sont pas seulement performantes dans les environnements à haute température, elles le sont également dans les environnements à très basse température.

• Étanchéité à basse température : Dans le pipeline d'hydrogène et d'oxygène du moteur aérospatial, la bride en céramique présente un déplacement de l'interface d'étanchéité inférieur à 5 microns dans l'environnement de l'hydrogène liquide à -253°C. Cela montre que la bride en céramique peut encore maintenir de bonnes performances d'étanchéité à des températures extrêmement basses.
• Résistance à basse température : Les matériaux céramiques ne deviennent pas cassants comme les métaux à basse température, mais peuvent conserver une résistance et une ténacité élevées. Par exemple, les céramiques à base de nitrure de silicium peuvent conserver une résistance mécanique élevée dans des environnements à basse température.

Technologie de raccordement des brides en céramique
Afin de garantir la fiabilité des brides en céramique à des températures extrêmes, la technologie d'assemblage est également cruciale.

• Technologie de brasage actif : L'utilisation de la brasure active Ag-Cu-Ti permet d'obtenir une bonne connexion entre les céramiques et les métaux. Par exemple, dans la connexion des céramiques de nitrure de silicium aux métaux, le système Ag-27,5Cu-4,5Ti (wt.%) est utilisé, et la température de la ligne de phase liquide est de 850 ° C, ce qui peut former une couche de réaction TiN/TiSi 2O continue.
  Procédé de soudage par diffusion en phase solide : un procédé spécial mis au point pour le cycle de vie complet des conduites d'énergie nucléaire, capable de relier solidement des céramiques et des métaux à des températures élevées.
  Innovation en matière de soudage de revêtement au laser : utilisation d'un laser à fibre de 3 kW pour réaliser un soudage de revêtement local, ce qui permet de contrôler efficacement la profondeur du bain de fusion et d'améliorer l'étanchéité à l'air et la durée de vie du joint soudé à haute température.

Champ d'application
Les excellentes propriétés des brides en céramique leur permettent d'être largement utilisées dans de nombreux domaines.
Aérospatiale : utilisée dans la fabrication de structures critiques telles que les composants de moteurs et les systèmes de protection thermique, capables de résister à des températures extrêmement élevées et basses.
Industrie nucléaire : Dans les réacteurs nucléaires, les brides en céramique assurent l'étanchéité et la sécurité du système.
Industrie chimique : utilisée dans les réacteurs à haute température, les pipelines et autres composants clés, capable de résister à la corrosion à haute température.

Brides en céramique Les brides en céramique sont performantes dans les environnements à température extrême en raison de leur point de fusion élevé, de leur résistance à l'oxydation, de leur faible coefficient de dilatation thermique et de leur excellente résistance aux chocs thermiques. Que ce soit à haute ou à basse température, les brides en céramique conservent des propriétés physiques et chimiques stables, ce qui garantit la fiabilité et la sécurité du système.